Порядок выполнения работы и содержание отчета

1. Изучить маркировку сталей;

2. Изучить механические свойства материалов и способы их определения;

3. Получить образцы для испытаний;

4. Провести испытания образцов на твердость;

5. По результатам испытаний и табличным данным построить графики, отражающие зависимость твердости, прочности и пластичности от содержания углерода;

6. Составить письменный отчет по работе. Содержание отчета: название и цель работы, теоретическая часть, таблица «Механические свойства сталей», графики, выводы.

Контрольные вопросы

1. Как маркируют стали обыкновенного качества, качественные, легированные?

2. Что такое прочность? Методы измерения, характеристики, единицы измерения.

3. Чем отличается упругая деформация от пластической?

4. Что такое пластичность? Методы измерения, характеристики, единицы измерения.

5. Что такое твердость? Методы определения твердости.

6. Что такое ударная вязкость?

7. Чем отличаются статические методы испытаний от динамических?

Лабораторная работа №4 построение диаграммы состояния сплавов «олово - цинк» термическим методом

Цель работы: освоение методики определения температур затвердевания сплавов «олово-цинк»; построение диаграммы состо­яния сплавов; изучение процессов кристаллизации и микроструктур полученных сплавов.

Теоретические сведения Назначение и сущность термического анализа

Термический анализ является наиболее распространенным ме­тодом изучения сплавов, особенно при затвердевании их из жид­кого состояния. Кристаллизация, плавление, полиморфные и другие фазовые превращения в металлах и сплавах всегда сопровождаются выделением или поглощением тепла. Термический анализ сводится к регистрации этих тепловых эффектов и определению соответствую­щих им температур. Для этого расплавленный металл охлаждают, одновременно записывая изменение температуры во времени. Затем строят кривые охлаждения, откладывая по оси абсцисс время, а по оси ординат - температуру.

На рис. 4.1 приведены кривые охлаждения аморфного и крис­таллического тела, в данном случае чистого металла. Аморфное тело затвердевает постепенно, без тепловых эффектов и кривая охлаждения I на всем протяжении идет плавно.

Рис. 4.1. Кривые охлаждения:

1 - аморфного тела;

2 - кристаллического тела

Кривая охлаждения кристаллического тела отличается наличием перегибов и горизонтальных площадок, по которым определяют тем­пературы фазовых превращений (критических точек).

Кривая охлаждения чистого металла 2 показывает, что до начала затвердевания (до точки а) температура снижается моно­тонно, а затем (в точке а) кривая переходит в горизонтальную площадку, свидетельствующую о протекании фазового превращения при постоянной температуре (до точки б), после чего темпера­тура продолжает монотонно снижаться до комнатной. Горизонталь­ный участок а - б соответствует переходу металла из жидкого в твердое состояние. Выделяющаяся теплота кристаллизации в течение некоторого времени вызывает остановку снижения темпе­ратуры. Кривая охлаждения 2 характерна для чистых металлов, не имеющих полиморфных превращений, и сплавов эвтектического состава. В других случаях возможно наличие нескольких гори­зонтальных площадок и перегибов, соответствующих фазовым превращениям.

Рис. 4. 2. Схема термоэлектрического пирометра

Измерение температуры осуществляется с помощью термоэлектрического пирометра, который состоит из двух частей: термопарной Т и измерительной (милливольтметра) М. Проволоки из двух разных металлов I и 3 (рис. 3.2), сваренные в точке 2 (так называ­емый горячий спай), образуют термопару, которая соединена про­водами 4 и с милливольтметром М. Место соединения проволок I и 3 с проводами 4 и 5 называется холодным спаем, который должен находиться при постоянной температуре 0 С (или комнатной). Го­рячий спай термопары помещают в среду, температура которой долж­на быть измерена.

При нагреве горячего спая возникает термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), величина которой пропорциональна температуре изме­ряемой среды. Под действием ЭДС происходит отклонение стрелки 6 милливольтметра М, шкала 7 которого отградуирована в градусах Цельсия. Чем выше температура горячего спая, тем больше угол от­клонения стрелки милливольтметра. В зависимости от температуры нагрева применяют различные термопары: до 1600 С - платино-платинородиевые (ПП), до 1200 С - хромель-алюмелевые (ХА), до 800 С - хромель-копелевые (ХК) и др.